ورقة بيانات ثنائي باعث للضوء الأحمر الفائق PLCC-4 - 3.5x3.0x1.9 مم - 2.35 فولت - 0.1175 واط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

تقدم هذه الوثيقة تفاصيل مواصفات ثنائي باعث للضوء الأحمر الفائق عالي الأداء بتغليف PLCC-4 (حامل الرقاقة الرصاصي البلاستيكي) للتركيب السطحي. تم تصميم الجهاز أساسًا لتطبيقات إضاءة السيارات المتطلبة، سواء الداخلية أو الخارجية. تشمل مزاياه الأساسية شدة إضاءة عالية، وزاوية رؤية واسعة، وبناءً متينًا يتوافق مع معايير الموثوقية الصارمة للدرجة السياراتية مثل AEC-Q102، ومقاومة الكبريت (الفئة A1)، والامتثال لمتطلبات RoHS وREACH والخالية من الهالوجين. يستهدف السوق شركات تصنيع السيارات الأصلية (OEMs) وموردي المستوى الأول الذين يطورون أنظمة إضاءة متقدمة.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

2.1 الخصائص الضوئية والكهربائية

يتم توصيف أداء LED تحت تيار أمامي نموذجي (IF) قدره 50 مللي أمبير. تبلغ شدة الإضاءة النموذجية (IV) 1800 مللي كانديلا (mcd)، مع حد أدنى 1400 mcd وحد أقصى 2800 mcd، مما يشير إلى إمكانية فرز المنتجات حسب السطوع. الجهد الأمامي (VF) نموذجيًا هو 2.35 فولت، ويتراوح من 2.0 فولت إلى 2.75 فولت، وهو أمر بالغ الأهمية لتصميم دائرة القيادة وحسابات تبديد الطاقة. الطول الموجي السائد (λd) يتركز عند 630 نانومتر (طيف الأحمر الفائق)، مع نطاق من 627 نانومتر إلى 639 نانومتر. الميزة الرئيسية هي زاوية الرؤية الواسعة جدًا البالغة 120 درجة (φ)، مما يوفر إضاءة واسعة وموحدة مناسبة للإشارة والإضاءة المحيطة.

2.2 الحدود القصوى المطلقة وإدارة الحرارة

يجب عدم تجاوز الحدود الحرجة لضمان طول عمر الجهاز. الحد الأقصى المطلق للتيار الأمامي المستمر هو 70 مللي أمبير، مع تيار اندفاعي (IFM) قدره 100 مللي أمبير للنبضات ≤10 ميكروثانية. درجة حرارة التقاطع القصوى (TJ) هي 125 درجة مئوية، ونطاق درجة حرارة التشغيل (Topr) هو من -40 درجة مئوية إلى +110 درجة مئوية، مما يجعله مناسبًا لبيئات السيارات القاسية. إدارة الحرارة أمر حيوي؛ تم تحديد المقاومة الحرارية من التقاطع إلى نقطة اللحام (Rth JS) بقيمتين: قياس \"حقيقي\" (نموذجي 70 كلفن/واط، أقصى 95 كلفن/واط) وقياس \"كهربائي\" (نموذجي 50 كلفن/واط، أقصى 67 كلفن/واط). تربط هذه المعلمة تبديد الطاقة (Pd = VF * IF) مباشرة بارتفاع درجة الحرارة عند التقاطع. يوضح منحنى تخفيض التصنيف أنه يجب تقليل التيار الأمامي مع زيادة درجة حرارة وسادة اللحام، على سبيل المثال، إلى 57 مللي أمبير عند درجة حرارة وسادة 110 درجة مئوية.

3. شرح نظام الفرز

لضمان الاتساق في الإنتاج، يتم فرز ثنائيات LED إلى مجموعات بناءً على المعايير الرئيسية.

3.1 فرز شدة الإضاءة

تم تعريف ثلاث مجموعات للشدة: AB (1400-1800 mcd)، وBA (1800-2240 mcd)، وBB (2240-2800 mcd). كما تم توفير نطاقات التدفق الضوئي المقابلة (للإشارة).

3.2 فرز الطول الموجي السائد

يتم فرز الطول الموجي بخطوات 3 نانومتر، من 2730 (627-630 نانومتر) إلى 3639 (636-639 نانومتر). وهذا يسمح باختيار ثنائيات LED بنقاط لونية محددة للغاية.

3.3 فرز الجهد الأمامي

يتم تعريف مجموعات الجهد بزيادات 0.25 فولت، من 1720 (1.75-2.00 فولت) إلى 2527 (2.50-2.75 فولت). يمكن أن يكون مطابقة مجموعات VF مهمًا لموازنة التيار في مصفوفات LED المتعددة.

4. تحليل منحنيات الأداء

4.1 منحنى IV والشدة النسبية

يظهر الرسم البياني للتيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي علاقة أسية مميزة. منحنى شدة الإضاءة النسبية مقابل التيار الأمامي شبه خطي حتى 50 مللي أمبير النموذجية، مما يشير إلى كفاءة جيدة ضمن نطاق التشغيل الطبيعي.

4.2 الاعتماد على درجة الحرارة

توضح عدة رسوم بيانية الأداء الحراري. منحنى الجهد الأمامي النسبي مقابل درجة حرارة التقاطع له معامل سالب، ينخفض بحوالي 0.2 فولت على مدى 150 درجة مئوية، ويمكن استخدامه لاستشعار درجة الحرارة. يظهر منحنى شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة حرارة التقاطع انخفاض الناتج مع ارتفاع درجة الحرارة، وهو عامل حاسم في التصميم الحراري. يشير تحول الطول الموجي السائد مقابل درجة حرارة التقاطع إلى انزياح نحو الأحمر (زيادة في الطول الموجي) مع التسخين، وهو أمر نموذجي لثنائيات LED من نوع AlInGaP.

4.3 التوزيع الطيفي ونمط الإشعاع

يظهر الرسم البياني لخصائص الطول الموجي ذروة طيفية ضيقة حول 630 نانومتر، مما يؤكد اللون الأحمر النقي. يمثل الرسم التخطيطي النموذجي لخصائص الإشعاع بصريًا نمط زاوية الرؤية البالغ 120 درجة.

4.4 قدرة التعامل مع النبضات

يوضح رسم بياني مفصل تيار النبضة المسموح به مقابل عرض النبضة لدورات عمل مختلفة. هذا أمر أساسي لتصميم دوائر التشغيل النبضي، كما في تخفيف PWM أو أنظمة الاتصالات.

5. معلومات الميكانيكية والتغليف

يستخدم LED تغليف PLCC-4 القياسي. سيوضح الرسم الميكانيكي (المشار إليه بمرجع القسم) الأبعاد الدقيقة (عادة حوالي 3.5 مم × 3.0 مم × 1.9 مم)، وتباعد الأطراف، وهندسة العدسة. يتم الإشارة إلى القطبية من خلال شكل التغليف و/أو علامة على الجزء العلوي أو السفلي. يتم توفير تخطيط موصى به لوسادة اللحام لضمان تكوين وصلة لحام موثوقة وتبديد حراري مناسب أثناء إعادة التدفق.

6. إرشادات اللحام والتجميع

تم تصنيف الجهاز للحام بإعادة التدفق بدرجة حرارة ذروية تبلغ 260 درجة مئوية لمدة 30 ثانية، باتباع منحنى قياسي بمعدلات تسخين ونقع وتبريد مضبوطة. تشمل الاحتياطات تجنب الإجهاد الميكانيكي على العدسة، ومنع التلوث، وضمان لحام الوسادة الحرارية بشكل صحيح للحصول على نقل حراري أمثل. يجب أن تكون ظروف التخزين ضمن النطاق المحدد -40 درجة مئوية إلى +110 درجة مئوية في بيئة جافة.

7. معلومات التعبئة والطلب

عادة ما تكون التعبئة على شريط وبكرة للتجميع الآلي. يتم فك تشفير هيكل رقم القطعة على النحو التالي: 67-41 (العائلة)، SR (لون الأحمر الفائق)، 050 (تيار اختبار 50 مللي أمبير)، 1 (إطار أطراف ذهبي)، H (مستوى سطوع عالي)، AM (تطبيق سياراتي). يسمح هذا الترميز بالتعريف الدقيق لخصائص أداء الجهاز.

8. توصيات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

التطبيقات الأساسية هي إضاءة السيارات الخارجية (مثل مصابيح التوقف المركزية المرتفعة - CHMSL، ومصابيح الخلفية المركبة، ومصابيح الجانب) والإضاءة الداخلية (مثل إضاءة خلفية لوحة القيادة، وإضاءة المفاتيح، والإضاءة المحيطة). يجعلها السطوع العالي والزاوية الواسعة مناسبة لكل من التطبيقات ذات الرؤية المباشرة وتطبيقات دليل/أنبوب الضوء.

8.2 اعتبارات التصميم

يجب على المصممين مراعاة تحديد التيار، عادة باستخدام محرك تيار ثابت أو مقاومة متسلسلة مع مصدر جهد مستقر. إدارة الحرارة أمر بالغ الأهمية؛ يجب أن يوفر تخطيط اللوحة PCB وسادة حرارية كافية وربما ثقوب حرارية لتبديد الحرارة. تتطلب الحساسية للكهرباء الساكنة البالغة 2 كيلو فولت (HBM) احتياطات التعامل القياسية مع الكهرباء الساكنة أثناء التجميع. بالنسبة للبيئات الغنية بالكبريت، يجب التحقق من تصنيف مقاومة الكبريت من الفئة A1 مقابل بيئة التطبيق المحددة.

9. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بثنائيات LED الحمراء القياسية، تقدم تركيبة \"الأحمر الفائق\" لهذا الجهاز شدة إضاءة أعلى ولونًا أكثر تشبعًا. يوفر تغليف PLCC-4 واجهة ميكانيكية وحرارية أكثر متانة من التغليفات الأصغر مثل 0603 أو 0805. يستهدفها مزيج التأهيل بمعيار AEC-Q102، ونطاق درجة الحرارة الواسع، ومقاومة الكبريت خصيصًا للاستخدام السياراتي، مما يميزها عن المكونات ذات الدرجة التجارية التي قد لا تتحمل دورة حياة السيارات القاسية.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

س: ما تيار القيادة الذي يجب أن أستخدمه؟

ج: تيار التشغيل النموذجي هو 50 مللي أمبير، مما يوفر شدة الإضاءة المحددة البالغة 1800 mcd. يمكن تشغيله حتى 70 مللي أمبير بشكل مستمر للحصول على ناتج أعلى، ولكن يجب تطبيق تخفيض التصنيف الحراري كما هو موضح في الرسم البياني. لا تعمل بأقل من 5 مللي أمبير.

س: كيف أفسر قيمتي المقاومة الحرارية المختلفتين؟

ج: تم قياس Rth JS \"الحقيقي\" فعليًا وهو أكثر تحفظًا. يتم اشتقاق Rth JS \"الكهربائي\" من المعايير الكهربائية وقد يكون أقل. للتصميم الحراري الموثوق، يوصى باستخدام القيمة الأعلى \"الحقيقية\" (الحد الأقصى 95 كلفن/واط).

س: هل يمكنني استخدام PWM للتخفيف؟

ج: نعم، يوفر رسم بياني قدرة التعامل مع النبضات إرشادات. على سبيل المثال، عند دورة عمل 1% (D=0.01)، يُسمح بنبضات قصيرة أعلى بكثير من 70 مللي أمبير، مما يتيح تخفيف PWM فعالاً.

س: هل مبرد حراري مطلوب؟

ج: للتشغيل المستمر عند 50 مللي أمبير أو أعلى، خاصة في درجات الحرارة المحيطة العالية، فإن تبديد الحرارة الفعال عبر الوسادة الحرارية للوحة PCB أمر أساسي للحفاظ على درجة حرارة التقاطع أقل من 125 درجة مئوية والحفاظ على ناتج الضوء وطول العمر.

11. حالة عملية للتصميم والاستخدام

الحالة: تصميم مصباح توقف مركزي مرتفع (CHMSL)

يحتاج مصمم إلى 15 LED لمصفوفة CHMSL. يختارون ثنائيات LED من مجموعة الشدة BA (1800-2240 mcd) ومجموعة الطول الموجي 3033 (630-633 نانومتر) لضمان اتساق اللون. باستخدام نظام كهرباء المركبة 13.8 فولت واستهداف 50 مللي أمبير لكل LED، يقومون بتصميم دائرة بثلاثة سلاسل متوازية من 5 ثنائيات LED لكل منها. يتم حساب مقاومة متسلسلة لكل سلسلة بناءً على الجهد الأمامي النموذجي البالغ 2.35 فولت (5 * 2.35 فولت = 11.75 فولت). قيمة المقاومة هي (13.8 فولت - 11.75 فولت) / 0.05 أمبير = 41 أوم. تم تصميم لوحة PCB بطبقة نحاسية صلبة تحت الوسادة الحرارية لـ LED لتعمل كمبرد حراري، مما يحافظ على درجة حرارة وسادة اللحام أقل من 80 درجة مئوية للسماح بتشغيل كامل عند 50 مللي أمبير وفقًا لمنحنى تخفيض التصنيف.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

هذا هو ثنائي باعث للضوء يعتمد على أشباه الموصلات من فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم (AlInGaP). عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز طاقة فجوة النطاق الخاصة به، تتحد الإلكترونات والفجوات في المنطقة النشطة، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات. يحدد التركيب المحدد لطبقات AlInGaP طاقة فجوة النطاق، والتي تتوافق مع الطول الموجي الأحمر للضوء المنبعث (حوالي 630 نانومتر). تشكل عدسة الإيبوكسي لتغليف PLCC ناتج الضوء لتحقيق زاوية الرؤية البالغة 120 درجة.

13. اتجاهات وتطورات التكنولوجيا

يتجه تطور ثنائيات LED للسيارات نحو كفاءة أعلى (مزيد من اللومن لكل واط)، وزيادة كثافة الطاقة، وتكامل أكبر (مثل حزم الرقائق المتعددة، والمحركات المتكاملة). هناك أيضًا دفعة لتحسين استقرار اللون على مدى درجة الحرارة وعمر التشغيل. علاوة على ذلك، تظهر أشكال تغليف جديدة بأداء حراري محسن، مثل الركائز السيراميكية أو الحزم القولبة المتقدمة، للتعامل مع مستويات الطاقة الأعلى المطلوبة لتطبيقات مثل الحزم القيادية التكيفية (ADB) والإسقاط الدقيق. يظل الالتزام بمعايير مثل AEC-Q102 ومقاومة كيميائية محددة (الكبريت، الرطوبة) عاملاً تمييزيًا حاسمًا لمكونات الدرجة السياراتية.